JP2014204698A - Air supply system, and microorganism culture apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給気システム及びこれを備えた微生物培養装置に関する。 The present invention relates to an air supply system and a microorganism culture apparatus equipped with the same.
例えばクロレラ属、クラミドモナス属、ドナリエラ属、セネデスムス属、シネココッカス属、スピルリナ属の微細藻類などの微生物を食品や燃料などに利用することが注目されている(例えば、特許文献1参照)。そして、一般に、この種の微生物を培養する装置は、培養槽の底部側から給気システムによって空気を供給して培養液を曝気し、また、撹拌翼で培養液を撹拌するなどして、培養液中の微生物に酸素、栄養源を十分に接触させて供給できるように構成されている。 For example, it has been noted that microorganisms such as Chlorella, Chlamydomonas, Donariella, Senedesmus, Synecococcus, and Spirulina microalgae are used for foods and fuels (see, for example, Patent Document 1). In general, an apparatus for cultivating this type of microorganism is used by supplying air from the bottom side of the culture tank by an air supply system to aerate the culture solution, and stirring the culture solution with a stirring blade. It is configured to supply oxygen and nutrient sources in sufficient contact with microorganisms in the liquid.
一方、上記のように微細藻類などの微生物を大量に培養する場合には、微生物が培養槽内壁や培養槽内部の構造物に付着したり、微生物の集塊が形成されて沈殿し、微生物の培養効率の低下を招くことが多々ある。これに対し、微生物の培養を行う際に、培養槽に間欠的に超音波を印加することによって微生物の培養槽内部への付着や集塊の形成による沈殿を防止する技術が提案、実用化されている(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, when a large amount of microorganisms such as microalgae are cultured as described above, the microorganisms adhere to the inner wall of the culture tank or the structure inside the culture tank, or agglomerates of microorganisms are formed and settled. In many cases, the culture efficiency is reduced. On the other hand, when cultivating microorganisms, a technique has been proposed and put into practical use to prevent microorganisms from adhering to the inside of the culture tank and sedimentation due to the formation of agglomerates by intermittently applying ultrasonic waves to the culture tank. (For example, refer to Patent Document 2).
ここで、例えば、好塩性の微生物を培養する際には、培養液中の塩分(液体に溶解した溶存物質)が給気システムの送気管やエアストーン、散気ボール(散気手段)等に析出/付着してしまい、その給気能力が低下する。特に、塩分濃度が0.5〜2.5Mで好適に生育する中度好塩微生物、さらに2.5M以上の塩分濃度で好適に生育する高度好塩微生物を培養する際には、培養液の塩分濃度が高くなるほど、給気能力の低下の発生率が高くなり、また給気能力が低下するまでの時間が短くなる。 Here, for example, when cultivating halophilic microorganisms, the salinity (dissolved substance dissolved in the liquid) in the culture solution causes the air supply system air pipes, air stones, aeration balls (aeration means), etc. It is deposited / adhered to the air and its air supply capacity is lowered. In particular, when cultivating moderately halophilic microorganisms that grow favorably at a salinity of 0.5 to 2.5M, and highly halophilic microorganisms that favorably grow at a salinity of 2.5M or more, The higher the salinity concentration, the higher the rate of decrease in the air supply capacity, and the shorter the time until the air supply capacity decreases.
そして、このような給気システムの送気管やエアストーン等に析出/付着した塩分などの固形物質は、超音波を用いても十分に除去することが難しい。これにより、従来、給気能力が低下してきた時点で、給気システムの部品を交換するという対応を取らざるを得ないという問題があった。 Further, it is difficult to sufficiently remove solid substances such as salt deposited / adhered to an air supply pipe or an air stone of such an air supply system even if ultrasonic waves are used. As a result, conventionally, there has been a problem in that it is necessary to take measures to replace the parts of the air supply system when the air supply capacity is reduced.
本発明は、上記事情に鑑み、送気管などに目詰りが生じることを確実に防止できる給気システム及びこれを備えた微生物培養装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an air supply system that can reliably prevent clogging of an air supply pipe and the like, and a microorganism culture apparatus including the air supply system.
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
本発明の給気システムは、溶解性物質を含む液体中に気体を供給するための給気システムであって、内部を前記液体中に連通させて配設された送気管と、前記送気管の内部に気体を流通させるための送気手段と、前記送気管の内部に目詰り防止用液分を供給する目詰り防止用液分供給手段とを備えて構成されていることを特徴とする。 An air supply system according to the present invention is an air supply system for supplying a gas into a liquid containing a soluble substance, the air supply pipe being arranged in communication with the liquid, and the air supply pipe. It is characterized by comprising air supply means for circulating gas inside and clogging prevention liquid supply means for supplying clogging prevention liquid inside the air supply pipe.
この発明においては、目詰り防止用液分供給手段を備えることによって、送気管の内部に気体とともに目詰り防止用液分を流通させて液体中に供給・放出させることが可能になる。そして、従来のように気体だけでなく目詰り防止用液分が送気管の内部を流通することで、液体中に含まれる溶解性物質が給気システムの送気管の内部などに析出/付着することを防止できる。 In the present invention, by providing the clogging prevention liquid supply means, it becomes possible to distribute the clogging prevention liquid together with the gas inside the air supply pipe so as to be supplied and discharged into the liquid. Then, not only the gas but also the liquid for preventing clogging flows through the inside of the air supply pipe as in the conventional case, so that the soluble substance contained in the liquid is deposited / attached inside the air supply pipe of the air supply system. Can be prevented.
また、本発明の給気システムにおいては、前記目詰り防止用液分供給手段が目詰り防止用液体を貯留する目詰り防止用液体貯留槽を備え、前記送気手段によって前記送気管の内部を流通する気体を前記目詰り防止用液体貯留槽内の目詰り防止用液体中に供給し、目詰り防止用液分を含んだ気体を前記目詰り防止用液体貯留槽から前記送気管の内部に流通させて前記液体中に給送するように構成されていることが望ましい。 In the air supply system of the present invention, the clogging prevention liquid supply means includes a clogging prevention liquid storage tank for storing clogging prevention liquid, and the inside of the air supply pipe is formed by the air supply means. The flowing gas is supplied into the clogging prevention liquid in the clogging prevention liquid storage tank, and the gas containing the clogging prevention liquid is supplied from the clogging prevention liquid storage tank to the inside of the air supply pipe. It is desirable to be configured to be circulated and fed into the liquid.
この発明においては、送気ポンプなどの送気手段によって送気管の内部を流通する気体が目詰り防止用液体貯留槽内の目詰り防止用液体中に供給されることで、気体中に目詰り防止用液分を含ませることができる。例えば、気体の空気を目詰り防止用液体の水に流通させることによって、空気の湿度を上昇させることができる。これにより、送気管の内部に気体とともに目詰り防止用液分を流通させて液体中に供給・放出させることが可能になり、液体中に含まれる溶解性物質が給気システムの送気管の内部などに析出/付着することを防止できる。 In this invention, the gas flowing through the inside of the air supply pipe is supplied into the clogging prevention liquid in the clogging prevention liquid storage tank by an air supply means such as an air supply pump, thereby clogging the gas. A liquid for prevention can be included. For example, the humidity of the air can be increased by circulating gaseous air through the clogging-preventing liquid water. As a result, it becomes possible to distribute the clogging prevention liquid together with the gas inside the air supply pipe and supply / release it into the liquid, so that the soluble substances contained in the liquid are contained inside the air supply pipe of the air supply system. Can be prevented from depositing / adhering to the surface.
さらに、本発明の給気システムにおいては、前記目詰り防止用液分供給手段が、目詰り防止用液体を前記送気管の内部に供給する給液手段を備え、前記目詰り防止用液体とともに気体を前記送気管の内部に流通させて前記液体中に給送するように構成されていることがより望ましい。 Furthermore, in the air supply system of the present invention, the clogging prevention liquid supply means includes liquid supply means for supplying the clogging prevention liquid to the inside of the air supply pipe, and the gas is supplied together with the clogging prevention liquid. It is more desirable that the liquid is supplied to the liquid by circulating it in the air pipe.
この発明においては、給液手段から送気管の内部に目詰り防止用液体を供給することで、送気管の内部に気体とともに目詰り防止用液分(目詰り防止用液体)を流通させて液体中に供給・放出させることが可能になる。これにより、液体中に含まれる溶解性物質が給気システムの送気管の内部などに析出/付着することを防止できる。 In the present invention, the liquid for clogging is supplied from the liquid supply means to the inside of the air supply pipe, whereby the liquid for clogging prevention (clogging prevention liquid) is circulated along with the gas inside the air supply pipe. It is possible to supply and discharge inside. As a result, it is possible to prevent the soluble substance contained in the liquid from being deposited / attached to the inside of the air supply pipe of the air supply system.
また、本発明の給気システムにおいては、前記目詰り防止用液分供給手段が、気体に対して前記目詰り防止用液体が0.025体積%以上含まれるように前記目詰り防止用液体を前記送気管の内部に供給することがさらに望ましい。 Further, in the air supply system of the present invention, the clogging prevention liquid supply means supplies the clogging prevention liquid so that the clogging prevention liquid is contained at 0.025% by volume or more with respect to the gas. It is further desirable to supply the inside of the air pipe.
この発明においては、送気管の内部を流通する気体量に対して0.025体積%以上となるように目詰り防止用液体を供給することにより、確実に液体中に含まれる溶解性物質が給気システムの送気管の内部などに析出/付着することを防止できる。 In this invention, by supplying the clogging prevention liquid so that it becomes 0.025 volume% or more with respect to the amount of gas flowing through the inside of the air supply pipe, the soluble substance contained in the liquid is reliably supplied. It is possible to prevent deposition / adhesion inside the air pipe of the air system.
本発明の微生物培養装置は、培養槽に貯留した培養液中で微生物を培養するための微生物培養装置であって、前記培養液中に酸素を含む気体を供給する給気システムとして、上記のいずれかの給気システムを備えていることを特徴とする。 The microorganism culturing apparatus of the present invention is a microorganism culturing apparatus for culturing microorganisms in a culture solution stored in a culture tank, and any of the above as an air supply system for supplying a gas containing oxygen into the culture solution It is characterized by having such an air supply system.
この発明においては、微生物を培養する培養液中に空気などの酸素を含む気体を供給するために、上記のいずれかの給気システムを用いることで、給気システムの送気管の内部などに析出/付着することを防止でき、好適に微生物の培養を行うことが可能になる。 In this invention, in order to supply a gas containing oxygen, such as air, into a culture solution for culturing microorganisms, any one of the above-described air supply systems is used to deposit inside the air supply pipe of the air supply system. / Can be prevented from adhering, and microorganisms can be suitably cultured.
また、本発明の微生物培養装置においては、塩分を含む前記培養液を用い、好塩性微生物を培養する装置であることが望ましい。 Moreover, in the microorganism culture apparatus of this invention, it is desirable that it is an apparatus which culture | cultivates a halophilic microorganism using the said culture solution containing salt.
この発明においては、給気システムの送気管の内部などに塩分が析出/付着してしまい、従来、この塩分の析出/付着を防止・除去する手段がなく、給気能力を長期にわたって維持することが不可能とされていた好塩性微生物の培養装置に上記のいずれかの給気システムを適用することで、確実且つ効果的に給気システムの送気管の内部などに塩分が析出/付着することを防止でき、好塩性微生物に対しても好適に培養を行うことが可能になる。 In the present invention, salt deposits / adheres to the inside of the air supply pipe of the air supply system, and conventionally, there is no means for preventing / removing this salt deposition / adhesion, and the air supply capacity is maintained over a long period of time. By applying one of the above-mentioned air supply systems to a halophilic microorganism culture apparatus that has been impossible to prevent, salt deposits / adheres to the inside of the air supply pipe of the air supply system reliably and effectively. This can be prevented, and culturing can be suitably performed for halophilic microorganisms.
本発明の給気システム及びこれを備えた微生物培養装置においては、給気システムが目詰り防止用液分供給手段を備えることによって、送気管の内部に気体とともに目詰り防止用液分を流通させて液体中に供給・放出させることが可能になる。そして、従来のように気体だけでなく目詰り防止用液分が送気管の内部を流通することで、液体中に含まれる溶解性物質が給気システムの送気管の内部などに析出/付着することを防止できる。 In the air supply system of the present invention and the microorganism culturing apparatus equipped with the same, the air supply system includes clogging prevention liquid supply means, whereby the clogging prevention liquid and the gas are circulated inside the air supply pipe. Thus, it can be supplied and discharged into the liquid. Then, not only the gas but also the liquid for preventing clogging flows through the inside of the air supply pipe as in the conventional case, so that the soluble substance contained in the liquid is deposited / attached inside the air supply pipe of the air supply system. Can be prevented.
これにより、例えば、塩分濃度が高い培養液に空気などの酸素を含む気体を供給する必要がある好塩性微生物の培養に対しても、この給気システムを適用することで、確実且つ効果的に給気システムの送気管の内部などに塩分が析出/付着することを防止でき、好塩性微生物に対しても好適に培養を行うことが可能になる。 As a result, for example, this air supply system can be reliably and effectively applied to culture of halophilic microorganisms that need to supply a gas containing oxygen such as air to a culture solution having a high salinity concentration. In addition, salt can be prevented from depositing / adhering to the inside of the air supply pipe of the air supply system, and culturing can be suitably performed even for halophilic microorganisms.
以下、図1から図4を参照し、本発明の一実施形態に係る給気システム及びこれを備えた微生物培養装置について説明する。 Hereinafter, an air supply system according to an embodiment of the present invention and a microorganism culture apparatus including the same will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
ここで、本実施形態は、塩分濃度が低い条件下では生育しない、もしくは生育が悪く、塩分濃度が高い培養液中でよく生育する好塩性微生物を培養するための微生物培養装置に関するものであり、特に、塩分による目詰りを防止することを可能にしつつ、培養液中に酸素を含む気体(空気)を供給することを可能にする給気システムを備えた微生物培養装置に関するものである。
なお、本発明に係る給気システムは、本実施形態のような微生物培養装置への適用に限定する必要はなく、溶解性物質を含む液体に対して気体を供給することが必要なあらゆるケースに適用可能であり、以下に説明する本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
Here, the present embodiment relates to a microbial culture apparatus for culturing halophilic microorganisms that do not grow under low salinity conditions, or that do not grow well and grow well in a culture solution with high salinity. In particular, the present invention relates to a microorganism culture apparatus provided with an air supply system that makes it possible to supply a gas (air) containing oxygen into a culture solution while preventing clogging due to salt.
The air supply system according to the present invention need not be limited to application to the microorganism culture apparatus as in the present embodiment, and can be used in any case where it is necessary to supply a gas to a liquid containing a soluble substance. It is applicable, and it is possible to obtain the same operation effect as this embodiment described below.
[第1実施形態]
まず、第1実施形態の微生物培養装置Aは、図1に示すように、塩分とともに好塩性微生物を含む培養液(溶解性物質を含む液体)1を貯留する培養槽2と、培養液中に空気(酸素を含む気体)Gを供給するための給気システムBとを備えて構成されている。
[First Embodiment]
First, as shown in FIG. 1, a microorganism culturing apparatus A according to the first embodiment includes a
また、本実施形態の給気システムBは、先端に取り付けられたエアストーンなどの散気手段3を培養液1中に配し、内部を培養液1中に連通させて配設された送気管4(4a)と、送気管4(4b)の内部に空気Gを供給して流通させるための送気ポンプなどの送気手段5と、送気手段5とエアストーン3の間の送気管4に取り付けられ、送気管4を流通する空気Gを除菌処理するための除菌フィルタ6と、送気管4(4a)(エアストーン3含む)の内部に目詰り防止用液分を供給する目詰り防止用液分供給手段7とを備えて構成されている。
In addition, the air supply system B according to the present embodiment has an air supply pipe disposed by disposing an
さらに、この給気システムBにおいては、目詰り防止用液分供給手段7が純水等の目詰り防止用液体8を貯留する目詰り防止用液体貯留槽9を備え、送気手段5によって送気管4(4b)の内部を流通する空気G1を目詰り防止用液体貯留槽9内の目詰り防止用液体8中に供給し、目詰り防止用液分を含んだ空気G2を目詰り防止用液体貯留槽9から送気管4(4a)の内部に流通させて培養液1中に給送するように構成されている。
Further, in this air supply system B, the clogging prevention liquid supply means 7 includes a clogging prevention liquid storage tank 9 for storing
すなわち、本実施形態の微生物培養装置Aの給気システムBにおいては、送気ポンプ(送気手段)5と培養槽2内のエアストーン3との間に、純水等の水(目詰り防止用液体)8を密閉状態で貯留するバブリング槽(目詰り防止用液体貯留槽)9が設けられ、送気ポンプ5から除菌フィルタ6を通って送られた空気G1がバブリング槽9の水8中に排出され、この水8を曝気するように構成されている。さらに、バブリング槽9の水8を曝気し、この水8からバブリング槽9の上方の気相に浮上した空気G2がバブリング槽9から送気管4(4a)を通じてエアストーン3に送られて、培養槽2の培養液1中に供給されるように構成されている。
That is, in the air supply system B of the microorganism culture apparatus A of the present embodiment, water such as pure water (clogging prevention) is provided between the air supply pump (air supply means) 5 and the
上記のように構成した本実施形態の微生物培養装置A及び給気システムBにおいて、送気ポンプ5からエアストーン3に送られる空気Gは、その途中のバブリング槽9内の水8を通過することでその湿度が増加する(目詰り防止用液分が含まれる)。そして、このように加湿された空気G2が送気管4を流通してエアストーン3に送られ、培養液1に供給・放出されることにより、従来と比較し、給気システムBの送気管4(4a)及びエアストーン3内での塩分の析出量/付着量が大幅に減少する。
In the microorganism culture apparatus A and the air supply system B of the present embodiment configured as described above, the air G sent from the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の微生物培養装置Cは、図2に示すように、塩分とともに好塩性微生物を含む培養液(溶解性物質を含む液体)1を貯留する培養槽2と、培養液中に空気(酸素を含む気体)Gを供給するための給気システムDとを備えて構成されている。
[Second Embodiment]
Next, as shown in FIG. 2, the microorganism culturing apparatus C according to the second embodiment includes a
また、本実施形態の給気システムDは、先端に取り付けられたエアストーンなどの散気手段3を培養液1中に配し、内部を培養液1中に連通させて配設された送気管4と、送気管4の内部に空気Gを供給して流通させるための送気ポンプなどの送気手段5と、送気手段5とエアストーン3の間の送気管4に取り付けられ、送気管4を流通する空気Gを除菌処理するための除菌フィルタ6と、送気管4(4a)(エアストーン3含む)の内部に目詰り防止用液分を供給する目詰り防止用液分供給手段10とを備えて構成されている。
In addition, the air supply system D of the present embodiment is provided with an air supply pipe arranged by disposing an
さらに、この給気システムDにおいては、目詰り防止用液分供給手段10が純水等の目詰り防止用液体8を送気管4の内部に供給する給液手段11を備え、目詰り防止用液体8とともに空気Gを送気管4の内部に流通させて培養液1中に給送するように構成されている。
Further, in this air supply system D, the clogging prevention liquid supply means 10 is provided with a liquid supply means 11 for supplying a
また、本実施形態の給液手段11は、目詰り防止用液体8を貯留する目詰り防止用液体貯留槽9と、目詰り防止用液体貯留槽9から送気管4に接続した送水管12と、送水管12の途中に設けられ、目詰り防止用液体貯留槽9から目詰り防止用液体8を送水管12に流通させて送気管4に供給するための送水ポンプなどの送液手段13と、送水管12を流通する目詰り防止用液体8を除菌・清浄化処理するフィルタ14とを備えて構成されている。
The liquid supply means 11 of the present embodiment includes a clogging prevention liquid storage tank 9 that stores the clogging
すなわち、本実施形態の微生物培養装置Cの給気システムDにおいては、送気ポンプ(送気手段)5から除菌フィルタ6を通って送られた空気G1が直接的にエアストーン3に供給されるように構成されている。一方、この微生物培養装置Cの給気システムDでは、除菌フィルタ6とエアストーン3の間の送気管4内に純水等の水(目詰り防止用液体)8を供給する給液手段11が設けられている。この給液手段11は、純水等の水8を貯留する水槽(目詰り防止用液体貯留槽)9と、水槽9内の水8をフィルタ14を通じて送気管4内に供給するための送水ポンプ(送液手段)13とを備えて構成されている。また、送水ポンプ13には、適宜所定の量の水を供給可能な定量ポンプが用いられている。
That is, in the air supply system D of the microorganism culture apparatus C of the present embodiment, the air G1 sent from the air supply pump (air supply means) 5 through the
上記のように構成した本実施形態の微生物培養装置C及び給気システムDにおいて、送気ポンプ5から空気G1がエアストーン3に送られる途中で、この空気G1が流通する送気管4内に給液手段11から適量の水8が供給される。これにより、空気Gとともに水8が送気管4の内部を流通し、エアストーン3から培養液1中に供給・放出される。そして、このように、水8を含んだ空気G2が送気管4を流通してエアストーン3に送られることにより、従来と比較し、給気システムDの送気管4及びエアストーン3内での塩分の析出量/付着量が大幅に減少する。
In the microorganism culture apparatus C and the air supply system D of the present embodiment configured as described above, the air G1 is supplied to the
ここで、上記の第1実施形態の微生物培養装置A及び給気システムBと第2実施形態の微生物培養装置C及び給気システムDの優位性を確認した実証実験について説明する。 Here, the demonstration experiment which confirmed the superiority of the microorganism culture apparatus A and the air supply system B of the first embodiment and the microorganism culture apparatus C and the air supply system D of the second embodiment will be described.
本実証実験では、まず、通気量を0.2L/min、培養液1の温度を40℃、培養液1の塩分濃度を20%とした。また、給気システムB、Dの散気手段3として木下式ガラスボールフィルタ(エアストーン)を使用した。
In this demonstration experiment, first, the aeration rate was 0.2 L / min, the temperature of the
そして、従来の直接通気を行う従来ケースと、純水バブリングを行う第1実施形態に示した発明ケース1と、純水添加を行う第2実施形態に示した発明ケース2とでそれぞれ通気試験を行った。さらに、発明ケース2では、純水8の添加量を0.1mL/minとした発明ケース2−1と、純水8の添加量を0.05mL/minとした発明ケース2−2の2ケースで通気試験を行った。
Then, a ventilation test was performed for each of the conventional case where direct ventilation was performed, the
図3は、上記の各条件、各ケースでの通気量の経時変化を示している。この図3に示す結果から、まず、直接通気を行った従来ケースでは、通気直後に通気量が低下し始め、24時間後には初期設定通気量(0.2L/min)の約半量まで急激に低下し、48時間後には、エアストーン3に析出/付着した塩分によって目詰りが生じ、ほとんど通気が認められなくなった。なお、ほとんど通気が認められなくなった時点(約55時間後)の送気管4を観察したところ、管内部に塩分が多量に析出して目詰りが生じていることが確認された。また、管表面も白色に変色しており、塩分による管表面への付着、それに伴う劣化が確認された。
FIG. 3 shows the change over time in the air flow rate in each of the above conditions and in each case. From the results shown in FIG. 3, first, in the conventional case where direct ventilation was performed, the ventilation rate began to decrease immediately after ventilation, and after 24 hours, suddenly decreased to about half of the initially set ventilation rate (0.2 L / min). After 48 hours, clogging occurred due to the salt deposited / adhered to the
一方、純水バブリング処理を行う発明ケース1(第1実施形態の微生物培養装置A、給気システムB)では、始めに若干の通気量の低下(約25%低下)が確認されるが、その後は、純水8でバブリングして加湿した空気G2を通気することにより、安定した通気量が維持できることが確認された。
On the other hand, in Invention Case 1 (microorganism culturing apparatus A, air supply system B of the first embodiment) in which pure water bubbling is performed, a slight decrease in aeration (a decrease of about 25%) is first confirmed. It was confirmed that a stable air flow rate can be maintained by ventilating air G2 bubbled with
次に、微量の純水8を空気Gに添加する発明ケース2、さらに、純水の添加量を0.1mL/minとした発明ケース2−1と、純水の添加量を0.05mL/minとした発明ケース2−2の両ケース(第2実施形態の微生物培養装置C、給気システムD)では、いずれも試験期間中の通気量の減少がほとんど生じないことが確認された。
Next,
また、図4は、発明ケース2−2に対し、純水8の添加を途中で停止した結果を示しており、この結果から、やはり停止後すぐに通気量の減少が確認され、約3時間後には設定通気量の約15%まで低下してしまうことが確認された。
FIG. 4 shows the result of stopping the addition of
ここで、培養液1などの液体に通気を行う場合、通気対象の液体1に対して加圧した状態で空気などの気体Gを送り込むことになる。このため、通常、連続的に気体Gを供給している場合には、液体1が送気管4内に逆流することはなく、送気管4内で塩分(溶解性物質)の析出や付着が生じることはないと考えられる。しかしながら、上記の実証実験でも確認されたように、実際には、単に通気を行う従来ケースにおいて、連続的に通気を行っているにもかかわらず、送気管4内での塩分の析出が生じている。
Here, when aeration is performed on a liquid such as the
これに対し、本願の発明者は、塩分を含んだ水蒸気分などが加圧状態においても徐々に送気管4の内部に入り込んでいると考えた。そして、創意工夫を重ね、発明ケース1や発明ケース2のように、加湿した気体G2を送気するようにしたり、気体G1に水などの液体8を添加し、液体分8とともに気体G2を送気することにより、送気管4内の湿度を高いレベルで維持することができ、また、湿度の高い気体G2や液体分8が送気管4の内部を流通することで塩分(溶解性物質)を洗い流すように排出させることができ、送気管4の内部で塩分が析出することを防止できるという格別顕著な作用効果を得ることに成功した。
On the other hand, the inventor of the present application thought that water vapor containing salt and the like gradually entered the inside of the
したがって、本実施形態の給気システムB、D及びこれを備えた微生物培養装置A、Cにおいては、目詰り防止用液分供給手段7、10を備えることによって、送気管4の内部に空気(気体)Gとともに目詰り防止用液分の水8を流通させて培養液(液体)1中に供給・放出させることが可能になる。そして、従来のように空気Gだけでなく目詰り防止用液分の水8が送気管4の内部を流通することで、培養液1中に含まれる溶解性物質の塩分が給気システムB、Dの送気管4の内部などに析出/付着することを防止できる。
Therefore, in the air supply systems B and D of the present embodiment and the microorganism culture apparatuses A and C including the air supply systems B and D, the liquid supply means 7 and 10 for preventing clogging are provided so that air ( It is possible to supply and release the
また、送気ポンプなどの送気手段5によって送気管4の内部を流通する空気Gが目詰り防止用液体貯留槽9内の水(目詰り防止用液体)8中に供給されることで、空気G中に水分(目詰り防止用液分)を含ませることができる。すなわち、空気の湿度を上昇させることができる。これにより、送気管4の内部に空気Gとともに水分を流通させて培養液1中に供給・放出させることが可能になり、培養液1に含まれる塩分が給気システムBの送気管4の内部などに析出/付着することを防止できる。
Further, the air G flowing through the inside of the
さらに、給液手段11から送気管4の内部に水(目詰り防止用液体)8を供給することで、送気管4の内部に空気Gとともに水(目詰り防止用液分)8を流通させて培養液1中に供給・放出させることが可能になる。これにより、培養液1中に含まれる塩分が給気システムDの送気管4の内部などに析出/付着することを防止できる。
Further, by supplying water (clogging prevention liquid) 8 from the liquid supply means 11 to the inside of the
また、このとき、送気管4の内部を流通する空気量(通気量)に対して0.025体積%以上となるように水(目詰り防止用液体)8を供給することにより、確実に培養液1中に含まれる塩分が給気システムDの送気管4の内部などに析出/付着することを防止できる。すなわち、微量の水8を添加して空気Gとともに供給するように構成した場合には、非常に微量な水8の添加量で顕著な通気量維持効果を得ることができる。また、このとき、通気量の0.025%で水8を添加すると、顕著な通気量維持効果を得ることが可能になるとともに、培養液1の塩分濃度に与える影響(塩分濃度の低下、希釈)も少なくて済む。ちなみに、5Lの培養液(培地)において、0.2L/minの通気量に添加する水8の量は、0.05mL/minであり、この量は、72mL/day程度で非常に少量である。
At this time, the culture is reliably performed by supplying water (liquid for clogging prevention) 8 so as to be 0.025% by volume or more with respect to the air amount (aeration amount) flowing through the inside of the
これにより、塩分濃度が高い培養液1に空気Gなどの酸素を含む気体を供給する必要がある好塩性微生物の培養に対しても、この給気システムB、Dを適用することで、確実且つ効果的に給気システムB、Dの送気管4の内部などに塩分が析出/付着することを防止でき、好塩性微生物に対しても好適に培養を行うことが可能になる。
As a result, by applying the air supply systems B and D to the culture of halophilic microorganisms that need to supply a gas containing oxygen such as air G to the
すなわち、従来のように給気能力(通気能力)が早期に低下してしまうことがなく、給気能力が落ちる度に培養槽2から給気システムB、Dの送気管4、エアストーン3等を取り出して交換することを不要にすることが可能になる。または給気システムB、Dを取り出して交換する頻度を大幅に下げることが可能になる。そして、このように給気システムB、Dの交換が不要になることで、これに伴う培養条件のブレをなくすこともできるようになり、安定した培養を継続的に行うことが可能になる。また、交換部品コストの低減、培養条件の不安定化による培養生成物ロスの低減を図ることが可能になる。
That is, the air supply capacity (air flow capacity) does not decrease at an early stage as in the prior art, and every time the air supply capacity decreases, the
さらに、塩分が析出し、目詰りが生じて徐々に通気量が減少することがなく、培養中の通気量の定量性が保たれるため、通気条件の厳しい物質生産培養であっても好適に行うことが可能になる。また、定量性が保たれることで、通気効率、生物反応計算などのエンジニアリング設計を行う場合などにおいても、その計算値の正確性が上がり、信頼性の高いシステムを構築することが可能になる。 Furthermore, since salt content is deposited, clogging does not occur and the aeration volume does not gradually decrease, and the quantitativeness of the aeration volume during culture is maintained. It becomes possible to do. In addition, since the quantitativeness is maintained, the accuracy of the calculated values can be improved and a highly reliable system can be constructed even when engineering design such as ventilation efficiency and biological reaction calculation is performed. .
また、バブリングによる加湿処理の手法(第1実施形態の装置A、給気システムB)を用いるか、純水添加処理の手法(第2実施形態の装置C、給気システムD)を用いるかは、通気対象となる液体1の塩分などの溶解性物質濃度により選択すればよい。例えば、海水観賞用水槽等における給気に適用する場合には、塩分濃度が3%程度と比較的低濃度であるため、加湿通気の手法を用いても十分な効果を得ることができる。また、研究や産業用途で高塩分条件での給気に適用する場合には、やはり純水添加による手法を適用することが効果的である。 Whether the humidification method by bubbling (apparatus A, air supply system B of the first embodiment) or the pure water addition process (apparatus C, air supply system D of the second embodiment) is used. The concentration may be selected according to the concentration of a soluble substance such as the salt content of the liquid 1 to be aerated. For example, when it is applied to supply air in a seawater appreciation water tank or the like, the salinity concentration is relatively low at about 3%, so that a sufficient effect can be obtained even by using a humidified ventilation method. In addition, when applying to air supply under high salinity conditions for research and industrial purposes, it is also effective to apply a method using pure water addition.
以上、本発明に係る給気システム及びこれを備えた微生物培養装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although one embodiment of the air supply system according to the present invention and the microorganism culturing apparatus provided with the same has been described, the present invention is not limited to the one embodiment described above, and may be appropriately selected without departing from the spirit thereof. It can be changed.
例えば、本実施形態では、除菌フィルタ6が設けられているものとしたが、特に除菌フィルタ6を備えることに限定する必要はない。特に、コンタミや滅菌の必要がない鑑賞用水槽等に給気システムB、Dで空気Gを供給する場合には、除菌フィルタ6は必要ない。
For example, in the present embodiment, the
また、生物培養を行う微生物培養装置A、Cについて説明を行ったが、本発明に係る給気システムB、Dは、化学反応や水処理プロセスなど、槽内に貯留された液体に対して気体を供給するあらゆるケースで適用可能である。すなわち、高塩分溶液の各種ガス通気手段として適用することができる。また、勿論、塩分のみならず、溶解性の物質濃度が高い液体への送気を行う際に適用可能である。 Moreover, although the microorganism culture apparatus A and C which perform biological culture were demonstrated, the air supply system B and D which concerns on this invention is gas with respect to the liquid stored in the tank, such as a chemical reaction and a water treatment process. Applicable in any case to supply. That is, it can be applied as various gas aeration means for high salt solution. Needless to say, the present invention can be applied when air is supplied not only to a salt content but also to a liquid having a high concentration of a soluble substance.
1 培養液(溶解性物質を含む液体)
2 培養槽
3 エアストーン(散気手段)
4 送気管
5 送気ポンプ(送気手段)
6 除菌フィルタ
7 目詰り防止用液分供給手段
8 水(水分、目詰り防止用液体、目詰り防止用液分)
9 バブリング槽、水槽(目詰り防止用液体貯留槽)
10 目詰り防止用液分供給手段
11 給液手段
12 送水管
13 送水ポンプ(送液手段)
14 フィルタ
A 微生物培養装置
B 給気システム
C 微生物培養装置
D 給気システム
G 空気(気体)
1 Culture solution (liquid containing soluble substances)
2
4
6
9 Bubbling tank, water tank (liquid storage tank for clogging prevention)
10 Liquid supply means 11 for preventing clogging 11 Liquid supply means 12
14 Filter A Microorganism culture device B Air supply system C Microorganism culture device D Air supply system G Air (gas)
Claims (6)
内部を前記液体中に連通させて配設された送気管と、
前記送気管の内部に気体を流通させるための送気手段と、
前記送気管の内部に目詰り防止用液分を供給する目詰り防止用液分供給手段とを備えて構成されていることを特徴とする給気システム。 An air supply system for supplying a gas into a liquid containing a soluble substance,
An air supply pipe disposed in communication with the liquid inside;
Air supply means for circulating gas inside the air supply pipe;
An air supply system comprising: an anti-clogging liquid supply means for supplying an anti-clogging liquid to the inside of the air supply pipe.
前記目詰り防止用液分供給手段が目詰り防止用液体を貯留する目詰り防止用液体貯留槽を備え、
前記送気手段によって前記送気管の内部を流通する気体を前記目詰り防止用液体貯留槽内の目詰り防止用液体中に供給し、目詰り防止用液分を含んだ気体を前記目詰り防止用液体貯留槽から前記送気管の内部に流通させて前記液体中に給送するように構成されていることを特徴とする給気システム。 The air supply system according to claim 1,
The clogging prevention liquid supply means comprises a clogging prevention liquid storage tank for storing clogging prevention liquid,
The gas flowing through the air supply pipe by the air supply means is supplied into the clogging prevention liquid in the clogging prevention liquid storage tank, and the gas containing the clogging prevention liquid is prevented from clogging. An air supply system configured to circulate from the liquid storage tank to the inside of the air supply pipe and supply the liquid into the liquid.
前記目詰り防止用液分供給手段が、目詰り防止用液体を前記送気管の内部に供給する給液手段を備え、
前記目詰り防止用液体とともに気体を前記送気管の内部に流通させて前記液体中に給送するように構成されていることを特徴とする給気システム。 The air supply system according to claim 1,
The clogging prevention liquid supply means includes a liquid supply means for supplying clogging prevention liquid into the air supply pipe,
An air supply system configured to circulate gas inside the air supply pipe together with the clogging prevention liquid and supply the gas into the liquid.
前記目詰り防止用液分供給手段が、気体に対して前記目詰り防止用液体が0.025体積%以上含まれるように前記目詰り防止用液体を前記送気管の内部に供給することを特徴とする給気システム。 The air supply system according to claim 3,
The clogging prevention liquid supply means supplies the clogging prevention liquid to the inside of the air supply pipe so that the clogging prevention liquid is contained in an amount of 0.025% by volume or more with respect to the gas. And air supply system.
前記培養液中に酸素を含む気体を供給する給気システムとして、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の給気システムを備えていることを特徴とする微生物培養装置。 A microorganism culture apparatus for culturing microorganisms in a culture solution stored in a culture tank,
A microorganism culture apparatus comprising the air supply system according to any one of claims 1 to 4 as an air supply system for supplying a gas containing oxygen into the culture solution.
塩分を含む前記培養液を用い、好塩性微生物を培養する装置であることを特徴とする微生物培養装置。 The microorganism culture apparatus according to claim 5,
A microorganism culturing apparatus, which is an apparatus for culturing halophilic microorganisms using the culture solution containing salt.
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